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Oggetto:
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Biofisica

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Biophysics

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Anno accademico 2021/2022

Codice attività didattica
MFN1460
Docente
Prof. Alessandra Fiorio Pla (Titolare del corso)
Corso di studio
008510-101 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica Nucleare e Subnucleare e Biomedica
Anno
2° anno
Periodo
Primo semestre
Tipologia
D=A scelta dello studente
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
BIO/09 - fisiologia
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Obbligatoria
Tipologia esame
Orale
Prerequisiti
Propedeutico a
Mutuato da
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Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

Il corso si propone di approfondire alcuni aspetti della biofisica classica. Ulteriore obiettivo formativo consiste nell’analizzare quantitativamente alcuni approcci tecnici e concettuali ai meccanismi di trasduzione del segnale intracellulare in chiave molecolare e postgenomica, con approfondimenti su temi particolari.

In line with the general objectives of the master, which provides for the second year several courses referred to fundamental biological context such as General Physiology and Biophysics, the course aims at focusing the relevant issues of classical biophysics. The course aims to foster the training of students in the application of the physical sciences and engineering to fundamental biological questions at the molecular, cellular, and systems levels.

 

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Risultati dell'apprendimento attesi

Coerentemente con le conoscenze e competenze richieste per definire il profilo professionale caratteristico di un Fisico Bionmedico, il corso prevede i seguenti risultati dell’apprendimento:

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE

conoscenze delle principali acquisizioni della biofisica classica dei fenomeni bioelettrici e della moderna

interpretazione con gli strumenti della biologia molecolare

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE

capacità di utilizzare i concetti acquisiti per l'interpretazione e la comprensione di articoli scientifici

AUTONOMIA DI GIUDIZIO

capacità di valutare criticamente le informazioni, a volte contradditorie, che si ricavano dalla letteratura

ABILITÀ COMUNICATIVE capacità di presentare in modo sintetico e chiaro i contenuti di un articolo scientifico

CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO

capacità di focalizzazione sugli aspetti più rilevanti dell'informazione scientifica



In line with knowledges and competences required to define the professional profile characterizing the Physicist, the course expect the following results of learning outcomes:

Knowledge and learning abilities: Knowledge about the foundations of classical biophysics of bioelectric processes and of the modern re-visitation of these concepts with the tools of molecular biology.

Ability to use knowledge and understanding.

Ability to utilize the concepts learned during the course to interpret and understand scientific articles.

Autonomy of judgement

Ability to critically evaluate information, even if contradicting, that can be found in the literature Communication skills: capability in presenting in a synthetic and clear form the main contents of a scientific article

Learning skills in focussing on the most relevant aspects of scientific information

 



Oggetto:

Programma

Leggi che controllano la permeabilità della membrana cellulare Cell membrane permeability: leggi dei flussi per specie elettrolite ed anelettrolite. Fick; Nernst-Plank; Goldman-Hodgkin-Katz

Proprietà elettriche delle membrane cellular. Potenziale di membrana , potenziali graduati e potenziali d’azione: descrizione del modello di Hodgkin e Huxley. Tecnica del voltage e patch clamp.

Canali ionici: struttura e funzione. Descrizione delle proprietà biofisiche

Introduzione alla fluorescenza ed ai fluorofori.

Tecniche di live cell imaging in fluorescenza: FRET, FRAP,  TIRF

Caratteristiche spazio-temporali dei segnali di Ca2+

Analisi funzionale dei canali ionici: utilizzo di sonde fluorescent per lo studio dei segnali di Ca2+

Canali ionici sensibili al pH e ruolo nella progressione tumorale

Research assay: approfondimento di un argomento trattato a lezione

Esercitazioni pratiche: esperimenti di Ca2+ imaging

Cell membrane permeability: fluxes across the plasma membrane. Transporters classification. Fluxes and lows for neutral species and electrolytes; Fick; Nernst-Plank; Goldman-Hodgkin-Katz 

Electrical properties of cell membranes. Action Potential. Patch clamp  technique

Ion  channels: Structure and function   

Introduction to fluorescence and fluorophores.

Bioimaging techniques using fluorescent probes: FRET, FRAP,  TIRF

Spatio-temporal features of calcium signaling

Functional analyses of ion channels: fluorescent probes to measure Ca2+ signals

pH sensitive ion channels and role in tumor progression

Research Assay

Practical work: Ca2+ imaging experiment; TEER analyses

 

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Modalità di insegnamento

Lezioni frontali (N.ore)/ lectures (hours N.): 32

Pratica di laboratorio (N.ore): 32

research assay (N.ore): 16

Le lezioni si terranno in presenza ed in streaming, verranno registrate e pubblicate sulla piattaforma Moodle al seguente indirizzo:

https://unito.webex.com/meet/alessandra.fiorio

In particolare, verranno utilizzate le seguenti forme d’insegnamento:

  • Lezioni frontali, e discussioni in presenza sui diversi argomenti del programma;
  • Registrazione delle lezioni in streaming che verranno pubblicate nella piattaforma Moodle
  • Attività Integrative:
  1. Letture ed approfondimenti disponibli sulla piattaforma Moodle
  2. Esercizi e test di autovalutazione disponibli sulla piattaforma Moodle;
  3. Video di approfondimentosu argomenti specifici che verranno messi a disposizione sulla piattaforma Moodle.
  • Attività pratiche: le attività si terranno neli laboratori del Dipartiemnto di Scienze della Vita e Biologia dei Sistemi. L'attività pratica prevede anche un aparte di analisi dei dati che si terrà nell'aula informatica

Lectures(hours N.): 32and

practical activities in laboratory (Hours N.): 32

Research assay: 16

The lessons will be held in presence and in streaming, recorded and published on the Moodle platform at the following address

https://unito.webex.com/meet/alessandra.fiorio

In particular, the teaching will be delivered in the form of: 

  1. Lectures, interactive simulations, and discussion in presence on the topics of the program;
  1. Recordings of the streaming of lectures uploaded on the Moodle platform;
  2. Integrative activities:
    • specific readings available on Moodle platform;
    • exercises and self-assessment questions provided on Moodle platform;
    • in-depth videos on specific topics uploaded on the Moodle platform.
  3. Practical activities will be held in the laboratories of the Department of Life Sciences and Systems Biology. Practical activities will imply also a part data analyses



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Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento sarà basata sul materiale presentato durante le lezioni frontali, il materiale di approfondimento, seminari ed esercitazioni.

Report scritto riguardante le esperienze dell'esercitazioni. Il risultato del lavoro sarà presentato in forma di una relazione scritta la cui valutazione concorrerà alla valutazione finale. La corrispondenza tra il voto della relazione scritta e ed i punti per l'esame finale sono i seguenti: 22-23, 2 punti; 24-25, 4 punti; 26-27, 6 punti; 28-30, 8 punti

Report di approfondimento su un argomento trattato a lezione. L'elaborato (2000 parole pagine + figure, tabelle e referenze) verrà proposto da piccoli gruppi e presentato in forma di seminario orale alla fine del corso. La valutazione porterà ad un massimo di 12/30

Examinations will be based on material covered in lectures, on site activities and assigned assays on practical activities.

Practical work:

students will perform specific experiments concerning selected topics presented in the lectures including data analyses. The outcome of the work will be presented in form of final report (Practical Report) that will be part of the final evaluation. Correspondence between vote to the Practical report and additional points for final exams is as follows: 22-23, 2 points; 24-25, 4 points; 26-27, 6 points; 28-30, 8 points.

Research Assay:

This at-home assignment will refer to specific topics of the course. The essay (up to 2000 words + figures, tables and references) will be prepared by groups of usually two students and presented orally by the end of the semester. The Research Essay will give rise to a maximum of 12/30 points.

Final exam:

Esame orale basato sul programma presentato a lezione. Il voto massimo assegnato sarà di 12/30. 

Il voto finale sarà quindi la somma dei 3 voti parziali. Le votazioni 31-32 verranno valutate come 30 e lode.

 

 Final exam – This exam will be an oral exam based on the topics presented during the course. The maximum grade will be 12/30. Grading 31-32 will give rise to “ 30 cum laude

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Attività di supporto

Testi consigliati e bibliografia

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Ion Channels of Excitable Membranes, Third Edition-Bertil Hille, Sinauer Press.

Fisiologia - Molecole, cellule e sistemi,

Egidio D'Angelo, Antonio Peres

Edi-ermes

ISBN 9788870512977

The following textbook, written in English, is suggested:

Ion Channels of Excitable Membranes, Third Edition-Bertil Hille, Sinauer Press.



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Note

Nessuna propedeuticità obbligatoria. Frequenza non obbligatoria, ma fortemente consigliata.

No previous attendance is mandatory. Attendance at the course is not mandatory, but strongly reccomended.

Registrazione
  • Aperta
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    Ultimo aggiornamento: 12/11/2021 12:41
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